історія криптографії

Історія криптографії

План:

Введення

       1 Криптографія в Стародавньому світі

o        1.1 Стародавній Єгипет

o        1.2 Атбаш

o        1.3 Скитала

o        1.4 Диск Енея, лінійка Енея, книжковий шифр

o        1.5 Квадрат Полібія

o        1.6 Шифр Цезаря

       2 Тайнопису

       3 Криптографія від Середніх століть до Нового часу

o        3.1 Розвиток криптографії в арабських країнах

o        3.2 Криптографія епохи Відродження

o        3.3 Іспанська імперія і колонії в Америці. "Індіанська криптографія"

o        3.4 Чорні кабінети

o        3.5 Криптографія в британських колоніях і США

o        3.6 На шляху до математичної криптографії

       4 Криптографія в літературі

       5 Криптографія Першої світової війни

o        5.1 Росія

o        5.2 Англія

o        5.3 Франція

o        5.4 Німеччина

       6 Криптографія Другої світової війни

o        6.1 Німеччина: "Енігма", "Fish"

o        6.2 Японія

o        6.3 СРСР

o        6.4 США

       7 Математична криптографія

       8 Відкрита криптографія і держава

       9 Сучасна криптографія

Примітки
Література

Введення

Історія криптографії налічує близько 4 тисяч років. В якості основного критерію періодизації криптографії можливо використовувати технологічні характеристики використовуваних методів шифрування.

Перший період (приблизно з 3-го тисячоліття до н. Е..) Характеризується пануванням моноалфавитной шифрів (основний принцип - заміна алфавіту вихідного тексту іншим алфавітом через заміну букв іншими буквами або символами). Другий період (хронологічні рамки - з IX століття на Близькому Сході ( Ал-Кінді) і з XV століття в Європі ( Леон Баттіста Альберті) - до початку XX століття) ознаменувався введенням в обіг поліалфавітних шифрів. Третій період (з початку і до середини XX століття) характеризується впровадженням електромеханічних пристроїв в роботу шифрувальників. При цьому продовжувалося використання поліалфавітних шифрів.

Четвертий період - з середини до 70-х років XX століття - період переходу до математичної криптографії. У роботі Шеннона з'являються суворі математичні визначення кількості інформації, передачі даних, ентропії, функцій шифрування. Обов'язковим етапом створення шифру вважається вивчення його вразливості до різних відомим атакам - лінійному і диференціальному криптоанализу. Проте до 1975 криптографія залишалася "класичної", або ж, більш коректно, криптографією з секретним ключем.

Сучасний період розвитку криптографії (з кінця 1970-х років по теперішній час) відрізняється зародженням та розвитком нового напрямку - криптографія з відкритим ключем. Її поява знаменується не тільки новими технічними можливостями, але і порівняно широким поширенням криптографії для використання приватними особами. Правове регулювання використання криптографії приватними особами в різних країнах сильно розрізняється - від дозволу до повної заборони.

Сучасна криптографія утворює окремий науковий напрям на стику математики і інформатики - роботи в цій галузі публікуються в наукових журналах, організовуються регулярні конференції. Практичне застосування криптографії стало невід'ємною частиною життя сучасного суспільства - її використовують в таких галузях як електронна комерція, електронний документообіг (включаючи цифрові підписи), телекомунікації та інших.

1. Криптографія в Стародавньому світі

Є свідчення, що криптографія як техніка захисту тексту виникла разом з писемністю, і способи таємного листа були відомі вже древнім цивілізаціям Індії, Єгипту і Месопотамії. В давньоіндійських текстах серед 64-х мистецтв названі способи зміни тексту, деякі з них можна віднести до криптографічних. [1] [2] [3] Автор таблички з рецептом для виготовлення глазурі для гончарних виробів з Месопотамії використовував рідкісні позначення, пропускав букви, а імена заміняв на цифри, щоб сховати написане. Надалі зустрічаються різні згадки про використання криптографії, велика частина відноситься до використання у військовій справі. [1]

1.1. Стародавній Єгипет

Першим відомим застосуванням криптографії прийнято вважати використання спеціальних ієрогліфів близько 4000 років тому в Стародавньому Єгипті. Елементи криптографії виявлені вже в написах Старого і Середнього царств, повністю криптографічні тексти відомі з періоду XVIII династії. Ієрогліфічне письмо, що відбулося від піктографії, буяло ідеограмами і, в результаті відсутності огласовки, дало можливість створювати фонограми за принципом ребусів. Криптографія єгиптян використовувалася не з метою утруднити читання, а найімовірніше, з прагненням переписувачів перевершити один одного в дотепності та винахідливості, а також, за допомогою незвичайності та загадковості, привернути увагу до своїх текстів [4]. Одним з показових прикладів є тексти прославлення вельможі Хнумхотепа II (нім. Chnumhotep II, XIX ст. до н. е..) знайдені в добре збереглася гробниці № BH 3 в місцевості Бені-Хасан (англ. Beni Hasan) [5] [6].

1.2. Атбаш

Приклади використання криптографії можна зустріти в священних іудейських книгах, у тому числі в книзі пророка Єремії ( VI століття до н.е..), де використовувався простий метод шифрування під назвою атбаш. [7]

1.3. Скитала

Скитала

Скитала, також відома як "шифр древньої Спарти ", також є одним з найдавніших відомих криптографічних пристроїв.

Безперечно відомо, що скитала використовувалася у війні Спарти проти Афін в кінці V століття до н.е.. [8] [9] Можливо також, що її згадують поети Архілох [10] ( VII століття до н.е..) і Піндар [11], хоча найімовірніше, що в їхніх віршах слово "скитала" використано у своєму первинному значенні "посох".

Принцип її дії виклали Аполлоній Родоський [12] (середина III століття до н.е..) і Плутарх (близько 45-125 н. е..), але збереглося лише опис останнього. [13]

Скитала представляла собою довгий стрижень, на який намотувалася стрічка з пергаменту. На стрічку наносився текст вздовж осі скіталу, так, що після розмотування текст ставав нечитабельним. Для його відновлення потрібна скитала такого ж діаметру.

Вважається, що автором способу злому шифру скіталу є Аристотель, який намотував стрічку на конусоподібну палицю до тих пір, поки не з'являлися читаються уривки тексту. [2] [14]

1.4. Диск Енея, лінійка Енея, книжковий шифр

З ім'ям Енея Тактика, полководця IV століття до н.е.., пов'язують декілька технік шифрування і тайнопису. [15]

Диск Енея представляв собою диск діаметром 10-15 см з отворами по числу букв алфавіту. Щоб створити нитка простягалася через отвори в диску, відповідним буквам повідомлення. При читанні одержувач витягав нитку, і отримував літери, правда, в зворотному порядку. Хоча недоброзичливець міг прочитати повідомлення, якщо перехопить диск, Еней передбачив спосіб швидкого знищення повідомлення - для цього було достатньо висмикнути нитку, закріплену на котушці в центрі диска. [16] [15]

Першим дійсно криптографічним інструментом можна назвати лінійку Енея, що реалізує шифр заміни. Замість диска використовувалася лінійка з отворами по числу букв алфавіту, котушкою і прорізом. Для шифрування нитка простягалася через проріз і отвір, після чого на нитки зав'язувався черговий вузол. Для дешифрування необхідно було мати саму нитку і лінійку з аналогічним розташуванням отворів. Таким чином, навіть знаючи алгоритм шифрування, але не маючи ключа (лінійки), прочитати повідомлення було неможливо. [15]

У своєму творі "Про перенесення облоги" Еней описує ще одну техніку тайнопису, пізніше названу " книжковий шифр ". Він запропонував робити малопомітні дірки поряд з літерами в книзі або іншому документі [17]. Значно пізніше, аналогічний шифр використовували німецькі шпигуни в Першій світовій війні. [15]

1.5. Квадрат Полібія

Квадрат Полібія з грецьким алфавітом. Для передачі, наприклад, літери " Θ "спочатку показували два факела, потім три.

Під II столітті до н.е.. в Стародавній Греції був винайдений Квадрат Полібія. [9] У ньому букви алфавіту записувалися в квадрат 5 на 5 (при використанні грецького алфавіту один осередок залишалася порожньою), після чого за допомогою оптичного телеграфу передавалися номер рядка і стовпця, відповідні символу вихідного тексту (на кожну букву доводилося два сигнали: число факелів позначало розряд літери по горизонталі і вертикалі) [18].

Деякі дослідники вважають, що це можна розглядати як першу систему, зменшується (стискала) вихідний алфавіт, і, в деякому розумінні, як прообраз сучасної системи двійковій передачі даних [19].

1.6. Шифр Цезаря

Шифр Цезаря

Згідно зі свідченням Светонія, Цезар використовував в листуванні моноалфавитной шифр, який увійшов в історію як Шифр Цезаря [9] [20]. Книгу про шифрі написав граматик Проб [21]. У шифрі Цезаря кожна буква алфавіту циклічно зсувається на певне число позицій. Величину зсуву можна розглядати як ключ шифрування. Сам Цезар використовував зсув на три позиції. [15] [22]

2. Тайнопису

Лист царя Олексія Михайловича, писаний тайнописом (тарабарщиною)

Крім примітивних шифрів в історії використовувався і інший підхід - повна заміна одного алфавіту (наприклад, кирилиці) на інший (наприклад, грецький). Не маючи ключа, сопоставляющего вихідний і використовуваний алфавіти, прочитати напис було неможливо. [23] Крім цього використовувалися спеціальні техніки записи символів алфавіту таким чином, щоб ускладнити його читання. Прикладом такої техніки є "в'язані руни", коли руни записуються таким чином, що окремі їхні елементи (наприклад, вертикальні риси) збігаються. Подібні системи часто використовувалися жерцями Північно-Західної Європи аж до пізнього Середньовіччя. [24]

Безліч варіантів тайнопису використовувалося і на Русі. Серед них і прості моноалфавитной шифри ( проста літорея, лист у квадратах), заміна алфавіту - тайнопис глаголицею, тайнопис грецької абеткою, а також особливі прийоми письма, наприклад, моноконділ. Найбільш ранні тексти з використанням тайнопису відносяться до XII століття. [25]

Існує думка [26] [27], що в більш пізній період тайнопис використовувалася для іконографії, наприклад, при написання ікони XIV століття " Донська Богоматір ". Відповідно до іншої точки зору, літерний ряд є лише шрифтовим декором, який був широко поширений як у давньоруській, так і, наприклад, в візантійського іконопису [28] [29].

3. Криптографія від Середніх століть до Нового часу

У Середні століття криптографія - в основному, моноалфавитной шифри - починають широко використовуватися дипломатами, купцями і навіть простими громадянами. Поступово, у міру поширення техніки частотного криптоаналізу, шифри ускладнюються, що призводить до появи шифрів омофоніческой заміни, а потім і поліалфавітних шифрів.

3.1. Розвиток криптографії в арабських країнах

Перша сторінка манускрипту Ал-Кінді - найраніше відома згадка про частотний криптоаналіз

З VIII століття н.е.. розвиток криптографії відбувається в основному в арабських країнах. Вважається, що арабський філолог Халіль аль-Фарахіфі першим звернув увагу на можливість використання стандартних фраз відкритого тексту для дешифрування. Він припустив, що першими словами в листі на грецькій мові візантійського імператора будуть "В ім'я Аллаха ", що дозволило йому прочитати решту повідомлення. Пізніше він написав книгу з описом методу -" Кітаб аль-Муамма "(" Книга таємного мови "). [30] [31]

В 855 році виходить "Книга про великий прагненні людини розгадати загадки древньої писемності" арабського вченого Абу Бакр Ахмед ібн Алі Ібн Вахш ан-Набат, одна з перших книг про криптографії з описами декількох шифрів, у тому числі із застосуванням декількох алфавітів. Також до IX століття відноситься перша відома згадка про частотний криптоаналіз - у книзі Ал-Кінді " Манускрипт про дешифрування криптографічних повідомлень ". [32]

У книзі X століття "Адаб аль-Куттаб" ("Керівництво для секретарів") ас-Сулі є інструкції щодо шифрування записів про податки, що підтверджує поширення криптографії у звичайній, громадянського життя. [32]

В 1412 виходить 14-томна енциклопедія Шихаб ал-Калкашанді "Субхі ал-Ааша", один з розділів якої "Щодо приховування в буквах таємних повідомлень" містив опис семи шифрів заміни та перестановки, частотного методу криптоаналізу, а також таблиці частотності букв в арабській мові на основі тексту Корану. [1] [20] [30]

До словника криптології араби внесли такі поняття як алгоритм і шифр [33] [34].

3.2. Криптографія епохи Відродження

Роджер Бекон

Першою європейською книгою, яка описує використання криптографії, вважається праця Роджера Бекона XIII століття " Послання ченця Роджера Бекона про таємні діях мистецтва і природи і нікчемність магії "( лат. "Epistola Fratris Rog. Baconis, de secretis operibus artis et naturae et nullitate magiae" ) [35], що описує, серед іншого, застосування 7 методів приховування тексту. [36]

В XIV столітті співробітник таємної канцелярії папської курії Чікко Сімонеті пише книгу про системи тайнопису, а в XV столітті секретар папи Климентія XII Габріель де Левінда, родом з міста Парми, закінчує роботу над "Трактат про шифри". [1]

Симеона де Крема (Simeone de Crema) був першим ( 1401), хто використовував таблиці омофонів для приховування кожного голосного в тексті за допомогою більш ніж одного еквівалента. Через більш ніж сто років ці таблиці для успішного захисту від криптоаналітичних атак використовував Ернан Кортес.

Перша організація, що присвятила себе цілком криптографії, була створена в Венеції ( Італія) в 1452. Три секретаря цієї організації займалися зломом і створенням шифрів за завданнями уряду. [19] У 1469 з'являється шифр пропорційної заміни "Міланський ключ". [1]

Статуя Альберти у дворі Уффіци

Батьком західній криптографії називають ученого епохи Відродження Леона Баттіста Альберті. Вивчивши методи розкриття використовувалися в Європі моноалфавитной шифрів, він спробував створити шифр, який був би стійкий до частотного криптоанализу. Трактат про новий шифрі був представлений їм в папську канцелярію в 1466. Альберті запропонував замість єдиного секретного алфавіту, як в моноалфавитной шифри, використовувати два або більше, перемикаючись між ними по якомусь правилу. Однак флорентійський вчений так і не зміг оформити своє відкриття в повну працюючу систему, що було зроблено вже його послідовниками. [37] Також Альберті запропонував пристрій із двох скріплених в центрі дисків, кожен з яких мав алфавіт, написаний по краю, і міг повертатися відносного іншого диска. Поки диски не рухаються, вони дозволяють шифрувати з використанням шифру Цезаря, однак через кілька слів диски повертаються, і змінюється ключ зсуву. [19]

Фрагмент оформлення гробниці Йоганна Трітемія

Черговий відомий результат належить перу німецького абата Йоганна Трітемія, якого багато істориків вважають другим батьком сучасної криптології. [19] [38] У п'ятій книзі серії "Polygraphia", виданої в 1518, він описав шифр, в якій кожна наступна буква шифрується своїм власним шифром зсуву. Його підхід був поліпшений Джованні Баттіста Белласе ( італ. Giovan Battista Bellaso ), Який запропонував вибирати деякий ключове слово і записувати його над кожним словом відкритого тексту. Кожна буква ключового слова використовується для вибору конкретного шифру зсуву з повного набору шифрів для шифрування конкретної букви, тоді як в роботі Трітемія шифри вибираються просто по циклу. Для наступного слова відкритого тексту ключ починав використовуватися знову, так, що однакові слова виявлялися зашифровані однаково. [19] Даний спосіб зараз відомий як шифр Віженер (див. нижче). Крім цього, Трітемій першим помітив, що шифрувати можна і по дві букви за раз - біграм (хоча перший біграммний шифр - Playfair - був запропонований лише в XIX столітті). [38] Пізніше, в XVII столітті, член ордена єзуїтів Атанасіус Кірхер провів дослідження лінгвістичних аспектів робіт Трітемія, результати яких опублікував у своїй Polygraphia nova в 1663. Одним з результатів стало створення "поліглотіческого коду на п'яти мовах", який міг використовуватися для шифрування і передачі повідомлень на латинською, італійському, французькою, іспанською та німецькою мовами, при цьому декодування могло проводитися на кожному із зазначених мов. [39]

Джероламо Кардано

В 1550 італійський математик Джероламо Кардано, перебуває на службі у папи римського [38] [40], запропонував нову техніку шифрування - грати Кардано. Цей спосіб поєднував в собі як стеганографія (мистецтво прихованого листа), так і криптографію. Утруднення становило навіть зрозуміти, що повідомлення містить зашифрований текст, а розшифрувати його, не маючи ключа (грати) в той час було практично неможливо. Грати Кардано вважають першим транспозіціонним шифром, або, як ще називають, геометричним шифром, заснованим на положенні букв в шіфротекста. [41] Інший транспозіціонний шифр, набагато легший, використовувався в XVII столітті під час втечі Джона Треваньона від сил Кромвеля, а також під час Другої світової війни для спроб передачі відомостей офіцерами захопленої німецького підводного човна в листах додому. [42]

Френсіс Бекон

Френсіс Бекон у своїй першій роботі 1580 запропонував двійковий спосіб кодування латинського алфавіту, за принципом аналогічний тому, що зараз використовується в комп'ютерах. [7] Використовуючи цей принцип, а також маючи два різні способи накреслення для кожної з букв, відправник міг "заховати" у тексті одного довгого повідомлення короткий секретне. [43] Даний спосіб отримав назву " шифр Бекона ", хоча належить більше до стеганографії.

Блез де Віженер

Найвідомішим криптографом XVI століття можна назвати Блеза де Віженер. У своєму трактаті 1585 він описав шифр, подібний шифру Трітемія, проте змінив систему вибору конкретного шифру заміни для кожної літери. Однією із запропонованих технік було використання букв іншого відкритого тексту для вибору ключа кожної літери початкового тексту. Описаний шифр відомий як шифр Віженер і, при довжині випадкового ключа дорівнює довжині відкритого тексту, є абсолютно стійким шифром, що було математично доведено багато пізніше (в XX столітті в роботах Шеннона). Інша техніка використовувала результат шифрування для вибору наступного ключа - те, що згодом використовує Фейстель і компанія IBM при розробці шифру DES в 1970-х роках. [19]

Шифровка Марії Стюарт

У процесі над Марією Стюарт в якості доказів наводилися листи до змовників, які вдалося розшифрувати. Використовувався шифр підстановки, з добавкою ще кілька особливих знаків, щоб утруднити розшифровку. Деякі знаки означали слова, інші не означали нічого, ще один знак означав, що подальша буква - подвійна. [44]

До 1639 відноситься перша згадка [45] про рукописи Войнича - книзі, написаній невідомим автором на невідомій мові. Розшифрувати її намагалися багато відомих криптографи, але, не виключено, що рукопис є всього лише містифікацією.

Криптоаналітика Етьєн Базері ( англ. tienne Bazeries ) (1846-1931) зміг, пропрацювавши три роки, розшифрувати архіви Людовика XIV, зашифровані "Великому шифром ( англ. Great Cipher ) "За системою Россіньоло ( англ. Rossignols ) В XVII столітті. У паперах знайшовся наказу короля помістити на закінчення в'язня з тим, щоб вдень він з'являвся лише в масці. Їм окaзался генерал Вів'єн де Булонд ( фр. Vivien de Bulonde ), Покрили ганьбою себе і французьку армію під час Дев'ятирічної війни. Судячи з усього, це і є знаменита " Залізна маска ". Королівський шифр протримався 200 років! [46].

3.3. Іспанська імперія і колонії в Америці. "Індіанська криптографія"

В XVI столітті при дипломатичному листуванні імператора Карла I стає популярним метод nomenclator - покажчик географічних назв [47]. 11 березня 1532 Родріго Ніньо, посол в Венеції, використовував його для того, щоб нагадати імператорові про деяких засобах захисту на той випадок, якщо турецький султан захоче захопити фортецю Кліси в Далмації (близько Спліта, Хорватія) [48]. Майже 25 років по тому те ж саме зробив маркіз де Мондехар, віце-король Неаполя, щоб сповістити Філіпа II про можливі переговори щодо перемир'я між християнами і турками, що стало причиною кризи імперської розвідки в Середземномор'ї. Бернардіно де Мендоса ( 1541 - 1604), посол Іспанії в Англії і Франції в багатьох своїх листах використовував метод nomenclator, де особливу роль грала заміна букв цифрами і шифр з биграмм (наприклад, BL = 23, BR = 24, y TR = 34) [49].

Закодоване лист Ернана Кортеса з використанням комбінованого шифру з підстановкою омофонів і методу nomenclator.

Термін "індіанська криптографія" ("criptografa indiana"), впроваджений дослідником Гільєрмо Ломанн Вільєна ( ісп. Guillermo Lohmann Villena ), Застосовується для позначення зашифрованих документів в іспанських колоніях Америки. Першим відомим документом на території Америки, в якому використовувався шифр ("caracteres ignotos") була депеша Христофора Колумба, адресована Дієго Колумбу в 1500, і перехоплена губернатором Санто-Домінго, Франсиско де Бобаділья [50].

Листи зашифровували не тільки віце-королі і вищі сановники, а й представники католицьких орденів і окремі особистості [51] : свій шифр мав завойовник Мексики Ернан Кортес (використовував: комбінований шифр з підстановкою омофонів та кодування; а також метод nomenclator) [52] і віце-королі Перу Педро де ла Гаске [53], Франсиско де Толедо [54], адмірал Антоніо де Агуайо [55]. Іспанська Державна Рада ( ісп. Consejo de Estado de Espaa ) Забезпечив графа де Чінчон, губернатора Перу з 1629 по 1639 роки, новим винаходом в криптографії початку XVII століття - покажчиком індіанських географічних назв ("nomenclator indiano"); одночасно з цим була упроваджена нова система - букви заміщалися двома цифрами (наприклад, AL - 86, BA - 31, BE - 32, BI - 33) [56], використовувалися також триграми.

Унікальний складової шифр єзуїтів використаний в Зошити Бласа Валера ( Куско, 1616); одночасно в документі міститься дешифровка інкських стос, юпани, знаків токапу і секес, багато в чому і послужили основою для створення шифру [57]; оскільки ключове значення в стос і в шифрі мав колір, то він послужив приводом для винаходу в 1749 італійцем Раймондо де Сангро методу кольорового друкарства.

3.4. Чорні кабінети

Антуан Россіньоло

Джон Валліс

В 1626, при облозі міста Реальмон, а пізніше і в 1628 при облозі Ла-Рошелі, французький підданий Антуан Россіньоло ( фр. Antoine Rossignol , 1600-1682) розшифрував перехоплені повідомлення, і тим самим допоміг перемогти армію гугенотів. Після перемоги уряд Франції кілька разів залучали його до розшифровки шифрів. Після його смерті його син ( фр. Bonaventure Rossignol ), А пізніше і онук ( фр. Antoine-Bonaventure Rossignol ), Продовжили справу батька. У той час уряд Франції приваблювало до роботи безліч криптографов, які разом утворювали так званий "Чорний кабінет" ( фр. Cabinet Noir ). [19]

Антуану Россіньоло належить доктрина, згідно з якою стійкість шифру повинна визначатися видом зашифрованої інформації. Для військового часу достатньою буде стійкість, якщо повідомлення з наказом армійському підрозділу не буде розшифровано противником хоча б до моменту виконання одержувачем, а для дипломатичної пошти шифр повинен забезпечувати збереження на десятки років. [1]

У Росії датою заснування першої державної шифрувальної служби можна вважати 1549 - утворення "посольського наказу" з "ціферним відділенням". А як мінімум з 1702 Петра супроводжувала похідна посольська канцелярія під керівництвом першого міністра Ф. А. Головіна, яка з 1710 набула статусу постійного представництва. У ньому зосередилася криптографічний робота з листуванням між Петром, його наближеними та різними одержувачами, а також зі створення нових шифрів. [20] [58]

Згодом над дешифрованием повідомлень в Росії трудилися в тому числі такі математики як Крістіан Гольдбах, Леонард Ейлер та Франц Епінус. При цьому під час Семирічної війни ( 1756 - 1763) Ейлер, перебуваючи в Пруссії, хоча і продовжував листуватися з вищими особами Російської імперії, також займався дешифровкою перехоплених листів російських офіцерів. [20] [38] [59]

На початок XVIII століття подібні кабінети були по всій Європі, в тому числі "Die Geheime Kabinettskanzlei" у Відні, перше дешифровальной відділення в Німеччині під начальством графа Гронсфельда [1], група Джона Валліса в Англії. До, під час і після війни за незалежність США вони виявилися здатні розкрити велику частину колоніальних шифрів. Більшість з них було закрито до середини XIX століття, в тому числі, за однією з версій - через відсутність збройного протистояння з США. [19]

3.5. Криптографія в британських колоніях і США

Бенедикт Арнольд

Однак у британських колоніях, найчастіше, централізованих організацій не було - перехоплення і дешифрування виконувалися звичайними службовцями, при можливості. Відомий випадок дешифрування листа 1775 головного хірурга армії США ( англ. Surgeon General of the United States Army ) Бенджаміна Черча ( англ. Benjamin Church ), Адресований британцям, в якому він ставив командування ворога до відома про армію США близько Бостона. Хоча в листі не містилося дійсно секретних даних, його попросили припинити подібну листування. Бенедикт Арнольд, генерал армії США, відомий в тому числі через використання "кодової книги", копія якої повинна бути у кожного відправника і одержувача повідомлень. Шифр полягав у вказівці позиції слова в книзі, в тому числі сторінки, рядки і номери в рядку. [19] Даний метод отримав назву книжкового шифру.

Батьком криптографії США називають вчителя і державного діяча Джеймса Ловелл. Під час війни за незалежність США він дешифрував безліч британських повідомлень, одне з яких заклало основу для остаточної перемоги у війні. [60] У майбутньому Ловелл став членом комітету з секретної кореспонденції, четвертим, після Бенджаміна Франкліна (Пенсільванія), Бенджаміна Гаррісона ( англ. Benjamin Harrison V ) (Віргінія) і Томаса Джонсона ( англ. Thomas Johnson ) (Меріленд). Саме там Джеймс заслужив своє визнання експерта конгресу з криптографії і став називатися батьком американської криптографії. [61]

Томас Джефферсон

У 1790-х роках [62] майбутній президент США Томас Джефферсон побудував одну з перших механічних роторних машин, спрощує використання поліалфавітних шифрів [63]. Серед інших авторів-винахідників варто відзначити полковника Десіуса Вадсворта ( англ. Decius Wadsworth ), Винахідника машини з обертальними шифрувальними дисками з різною кількістю букв. Хоча він винайшов її в 1817, вся слава дісталася Чарлзу Уїтстона за аналогічну машину, представлену на Всесвітній виставці 1867 року в Парижі. [19] [64] Однак поширення роторні машини отримали лише на початку XX століття. [63]

Значний поштовх криптографії дало винахід телеграфу. Сама передача даних перестала бути секретною, і повідомлення, в теорії, міг перехопити хто завгодно. Інтерес до криптографії зріс в тому числі і серед простого населення, внаслідок чого багато спробували створити індивідуальні системи шифрування. Перевага телеграфу було явним і на полі бою, де командувач повинен був віддавати негайні накази по всій лінії фронту або хоча б на всьому полі бою, а також отримувати інформацію з місць подій. Це послужило поштовхом до розвитку польових шифрів. Спочатку армія США використовувала шифр Віженер з коротким ключовим словом, однак, після відкриття методу Касіскі в 1863, він був замінений. [19]

Чарлз Уїтстона

Ліон Плейфера

Подальший прогрес був пов'язаний як з індивідуальними, так і з державними дослідженнями. В 1854 Чарлз Уїтстона описав, а Ліон Плейфера ( англ. Lyon Playfair ) Домігся застосування британськими збройними силами нового шифру, як його пізніше назвуть - шифру Плейфера. Його особливістю була відносна простота використання, хоча цей шифр був одним з перших, в якому застосовувалася заміна биграмм замість окремих букв. Тому його використовували для шифрування важливою, але не дуже секретної інформації під час бою - через той час, який противник витратить на злом шифру, інформація стане вже неактуальною. [65] Шифр використовувався аж до Другої світової війни. [19]

Під час Громадянської війни в США (1861-1865) шифри були не дуже складними. У той час як Союзні сили мали централізовані правила шифрування, командування Конфедерації залишало ці питання на розсуд польових командирів. В результаті на місцях використовувалися настільки прості схеми, що іноді противник розшифровував повідомлення швидше, ніж її номінальний одержувач. Однією з проблем було використання стандартних ключових фраз для досить хорошого шифру Віженер. Три найвідоміших були фрази "Manchester Bluff", "Complete Victory", і "Come Retribution". Їх досить швидко "відкрили" криптоаналитики союзних сил. [19] Проблема вибору сильних паролів та ключових фраз є досить гострою і до цих пір (серед сучасних - "123456", "password" і "12345678"). [66]

3.6. На шляху до математичної криптографії

В 1824 виходить книга Жана-Франсуа Шампольона "Prcis du systme hirogl. d. anciens Egyptiens ou recherches sur les lments de cette criture" ("Короткий нарис ієрогліфічної системи древніх єгиптян або дослідження елементів цього листа"), що містила розшифровку єгипетських ієрогліфів, приховували свої таємниці більше трьох тисяч років. [67]

Огюст Керкгоффс

В 1863 Фрідріх Касіскі ( англ. Friedrich Kasiski ) Опублікував метод, згодом названий його ім'ям, що дозволяв швидко і ефективно розкривати практично будь-які шифри того часу. Метод складався з двох частин - визначення періоду шифру і дешифрування тексту з використанням частотного криптоаналізу. [19]